实验室在珠江口陆源有机质降解和老化过程的控制机理研究取得新进展

在科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的资助下，本课题组与瑞士苏黎世联邦理工大学（ETH Zürich）Timothy I. Eglinton教授团队合作在Nature Index期刊《Environmental Science & Technology》（2020年IF = 9.028）上发表了题为“Degradation and aging of terrestrial organic carbon within estuaries: Biogeochemical and environmental implications”的研究成果（DOI: 10.1021/acs.est.1c02742）。

珠江口是我国典型的受大河输入影响的陆海交互带，是研究陆源有机质从源到汇演变规律的理想场所。由于具有复杂的水动力条件，珠江口成了陆源有机质天然的“反应器”，大部分珠江输送的陆源有机质都会在此区域发生降解和埋藏，只有少部分会被运输埋藏到南海陆架，然而目前对于影响珠江口内陆源有机质“命运”的控制机理的研究还比较匮乏。侯鹏飞博士等利用总有机质及生物标志物单体碳同位素手段探究了影响陆源有机质在珠江口内搬运过程中降解和老化过程的控制机理。结果显示，在珠江口内，从PR1站位（盐度为0）到PR2站位（伶仃洋中部，盐度为10.4 ~ 20.7），颗粒物样品中长链脂肪酸（C_24–32脂肪酸）的含量加权平均¹⁴C年龄增加了约1170年，与PR1和PR2站位对应的表层沉积物中长链脂肪酸的含量加权平均¹⁴C年龄的老化程度为悬浮颗粒物的三倍，在珠江口内大约60公里的沉积物运输路径上老化了约3440年。导致这一现象发生的原因大致有两个：（1）双向的潮汐搬运可以延长沉积物颗粒的净输运时间，导致其负载的有机质发生老化；（2）沉积物颗粒经历沉积-再悬浮过程，增加了氧气暴露时间，导致更多不稳定的有机质发生了降解和老化，而这其中选择性降解过程是主控因素。基于珠江输送颗粒有机质的年通量（0.54 Mt y^-1），可以计算出珠江口内陆源有机质的降解每年会消耗0.47 Mt的溶解氧并向大气中释放0.36 Mt二氧化碳，该过程改变了河口内的氧化还原条件，从而影响水生和底栖生物栖息地的生物多样性和稳定性。总的来说，珠江口可被视为有机碳降解和老化的“反应区”，这些过程最终决定了输入到南海北部的有机质的性质和命运，进而对河口内的生物地球化学循环和区域环境变化产生重要影响。

Fig. Spatial distributions of bulk OC and n-FAs ¹⁴C ages among sediment and SPM samples.

文章链接：https://doi.org/10.1021/acs.est.1c02742

参考文献：Pengfei Hou, Timothy I. Eglinton, Meng Yu, Daniel B. Montluçon, Negar Haghipour, Hailong Zhang, Gui’e Jin, and Meixun Zhao.Degradation and Aging of Terrestrial Organic Carbon within Estuaries: Biogeochemical and Environmental Implications. Environmental Science & Technology, 2021.DOI: 10.1021/acs.est.1c02742